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음 간단히 요약을 해보도록 하죠.

세션을 처음 생성할 때

1. session_start() 를 실행하면 내부적으로 새로운 Session ID 를 생성하고 SessionHandlerInterface::read() 에 $id 값을 넘깁니다.
2. $id 를 사용하여 해당 이름을 가진 파일을 읽거나, 또는 해당 키를 가진 데이터베이스 레코드를 조회하여 세션 데이터를 반환합니다. 만약 넘겨받은 $id 를 기반으로 파일이나 데이터베이스 레코드가 존재하지 않는다면 새로 생성하는 과정이 필요할 수도 있습니다.
3. 세션을 처음 생성한다면 생성된 Session ID 를 가진 PHPSESSID 쿠키를 브라우저에 저장하도록 지시합니다.

세션 쿠키가 존재할 때

1. 브라우저에 PHPSESSID 쿠키가 존재한다면 요청시 쿠키값을 포함합니다.
2.  session_start() 를 실행하면 브라우저에서 보내준 PHPSESSID 값을 조회하여 파일 또는 데이터베이스에서 세션을 읽으려고 시도합니다. SessionHandlerInterface::read() 가 호출되며 PHPSESSID 에 저장된 $id 값을 넘겨받습니다.

공통적으로, $_SESSION 에 값을 쓰려고하면 SessionHandlerInterface::write() 에서 넘겨받은 $id, $data 를 기반으로 세션에 데이터를 씁니다.

FlieSessionHanlder

이해를 돕고자 FlieSessionHanlder 를 생성했습니다.

class FileSessionHanlder implements SessionHandlerInterface
{
    /**
     * @var string $path 세션 저장 경로
     */
    protected $path = './sessions';

    /**
     * 새로운 세션이 들어오거나 이미 있는 세션을 조회
     * 
     * @param string $key 세션이 없을 때 내부적으로 자동 생성됩니다. 만약, PHPSESSID 가 존재하는 경우 그 값으로 대체합니다.
     */
    public function read($key)
    {
        // 새로운 세션일 때는 파일이 존재하지 않습니다. 그래서 에러를 유발하지만 @ 연산자로 무시합니다.
        // 이 경우에는 생성을 SessionHandlerInterface::write() 에서 합니다.
        return (string) @file_get_contents($this->path . '/' . $key);
    }

    /** 
     * 세션에 데이터 쓰기
     */
    public function write($key, $val)
    {
        // file_put_contests 는 파일이 존재하지 않을 경우 생성.
        // 존재하는 경우 덮어쓰기
        return file_put_contents($this->path . '/' . $key, $val) === false ? false : true;
    }

    public function destroy($key) { return true; }
    public function close() { return true; }
    public function gc($maxlifetime) { return true; }
    public function open($save_path, $session_name) { return true; }
}

session_set_save_handler(new FileSessionHanlder());

session_start(); // SessionHandlerInterface::read()

$_SESSION['message'] = "Hello, world"; // SessionHandlerInterface::write()
var_dump($_SESSION['message']); // Hello, world

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안녕하세요. 이 부분에서 대해서는 기대하는 답변이 아닐 수도 있습니다. 세션 ID 는 PHP 에서 내부적으로 해시함수(Hash Functions) 를 사용하여 ID 를 자동으로 생성합니다. 자동 생성된 ID 를 키로 하는 파일 또는 데이터베이스 레코드에 입력됩니다. 세션 쿠키는 ID 값을 그저 가지고만 있을 뿐이고 서버에서 파일 또는 데이터베이스에 저장된 세션을 찾기 위한 용도로 사용 될 뿐입니다.

이 내용은 여기서 설명하는 것보다 제 블로그에 쓴 글을 참고하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

PHP: 쿠키와 세션
쿠키(Cookie)와 세션(Session)에 대해 알아보자 (feat. Golang)